索罗斯看中的QuantumScape固态电池到底什么来头？【EV视界报道】电池技术革命前

【EV视界报道】电池技术革命前夜，固态锂电池新创企业QuantumScape成了国际投资大鳄索罗斯的第四大重仓股， QuantumScape似乎已经取得了突破。
QuantumScape曾于2020年12月上旬的一场在线会议中，向投资者展示了一款用“梦幻”形容也不为过的“超级电池” ，这款可在15分钟内充到80%电量的固态锂金属电池，可提升电动车90%续航力并降低制造成本。但是预计搭载这款固态锂金属电池的电动车，可能要等到2025年才能问世。

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固态锂金属电池里藏着什么秘密？
QuantumScape是首个发表在商业上可行的固态锂金属电池解决方案的电池企业。在锂离子电池方面的研究而获得2019年诺贝尔化学奖得StanleyWhittingham认为，这是一个真正的突破。但是QuantumScape必须将完成固态电池的制造，且能够大量安装至电动车当中，才能成为革命性的产品。
基本上， QuantumScape研发的固态锂电池只有卡片大小，使用较少的体积容纳与目前市面电池相同的能量。电池结构主要有两层，包括阴极、可挠式陶瓷隔膜（flexibleceramicseparator），并未放置人造正极。充电时，锂会离开阴极，通过陶瓷隔膜，沉积在隔膜和一个电子接触面之间，在电池内部形成锂金属阳极，且不易引起火灾。
根据QuantumScape公布数据显示，从体积上，新电池可储存的电量为1kWh/升，约为当前特斯拉Model3电池的四倍。从重量来看，提供的功率在380-500Wh/kg之间，比起特斯拉的260Wh/kg还高。理论上即使特斯拉可以在三到四年内将功率提升至400Wh/kg ，也不一定比得上QuantumScape固态锂电池。

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QuantumScape公布的数据显示，固态锂金属电池充一次电可行驶300英里（约483公里）或是更长的距离，电池正常使用的寿命可达12年，在高温下具备一定安全性，且能承受零下30度的低温，就算经历了800次的充放电循环，亦可维持80%以上的容量，不会有明显衰退。
使用自研的不可燃陶瓷隔膜，代替传统液态电解质与多孔隔膜，是QuantumScape的核心技术壁垒。如果没有有效的固态隔膜，锂金属将形成树枝状晶体，枝晶会通过多孔隔膜使电池短路。普通的锂离子电池最怕的就是这类突刺导致电池失效，甚至引发火灾。经过近10年研发， QuantumScape拥有了有效满足要求的陶瓷固态隔膜，并支持大规模制造生产的多项专利。
QuantumScape不再使用石墨等材料作为负极，节约了大量由负极材料占据的空间，减小了电池尺寸与重量，结构更简单，电池能量密度因此大幅提升。相比目前的锂离子电池，固态锂金属电池能量密度增加了80% ，能量密度约380-500Wh/kg ，即使特斯拉可以在三到四年内，将电池组能量密度提升到400Wh/kg ，也不一定比得上。

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未来实现量产后， QuantumScape可在材料与生产工艺等方面比传统锂离子电池实现更低成本，根据该公司测算，固态锂金属电池将比传统锂离子电池成本下降17% 。
QuantumScape的技术有多强？
QuantumScape成立于2010年，由首席执行官JagdeepSingh在2010年与斯坦福大学科学家FritzPrinz、TimHolme共同创立，研究团队在美国先进能源计划署（ARPA-E）资助下独立创业，拥有约200项固态电池专利及应用。特斯拉前联合创始人JBStraubel与前董事BradBuss后来也陆续加入了董事会。
QuantumScape的背后投资者大有来头，包含大众汽车集团、上汽集团，以及微软创始人比尔盖兹。大众汽车从2012年起就已经与QuantumScape合作， 2018年6月加码投资，取得董事席位，预计将在2025年建立固态电池生产线，总计将投资高达1亿美元。
QuantumScape目前已研制出固态锂金属电池单体叠片，在能量密度、循环寿命、低温环境等方面，具备很强的竞争力。

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QuantumScape首席执行官JagdeepSingh认为，目前市场上的锂离子电池都不具竞争力，且充电速度缓慢，能量密度也无法达成人们心理预期的续航里程。不但成本昂贵，寿命也不如汽车本身，并且还使用易燃的电解质，因此需要不可氧化的材料，才能达到安全的标准。
近日， QuantumScape还取得了新的突破，能够生产多层固态电池，这是固态电池从实验室走向量产的关键。 JagdeepSingh表示：“尽管还有很多工作要做，随着层数的增加，我们可能会遇到新的挑战，但这是非常重要的结果，很高兴能在今年年初做到这些。 ”